JPH02141097A

JPH02141097A - 圧電スピーカ

Info

Publication number: JPH02141097A
Application number: JP29421288A
Authority: JP
Inventors: Kikuo Wakino; 喜久男脇野; Kotaro Hatake; 宏太郎畠; Hiroshi Iwatsubo; 岩坪　浩; Akira Ando; 陽安藤; Hiroshi Tamura; 博田村
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1988-11-21
Filing date: 1988-11-21
Publication date: 1990-05-30
Anticipated expiration: 2010-08-16
Also published as: JPH0777478B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、圧電スピーカに関し、特に、ＰＣＭ信号のよ
うなデジタル化された音声信号により直接駆動すること
が可能なデジタル・スピーカに関する。

〔従来の技術〕

第２図に示すように、デジタル・オーディオ・システム
では、アナログ信号の形態の音声信号を、ＰＣＭ変調器
１で変調してデジタル信号とし、伝送・記録・再生系を
経て、再度ＰＣＭ復調器２によりアナログ信号とし、ス
ピーカ３に入力していた。スピーカ３としては、電磁型
、静電型あるいは圧電型等の種々の電気−音響変換形式
のものが用いられている。

デジタル・オーディオ・システムでは、アナログの音声
信号をデジタル信号に変換して伝送・記録・再生するも
のであるため、非常に高いＳ／Ｎ比及び大きなダイナミ
ックレンジを実現することが可能である。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕従来のデジタル
・オーディオ・システムにおいては、スピーカ３にはア
ナログの音声信号を入力しなければ、原音を再生するこ
とができなかった。

従って、ＰＣＭ復調器２のようなり／Ａ変換能を有する
復調器を、伝送・記録・再生系とスビーカ３との間に接
続する必要があった。その結果、非常に高価なＰＣＭ復
調器を要するため、システム全体のコストがかなり高い
ものとなり、またシステムの小型化、軽量化及び低消費
電力化を妨げる要因となっていた。

本発明の目的は、デジタル化された音声信号を直接入力
して原音を再生し得るデジタル・スピーカを提供するこ
とにある。

〔技術的課題を解決するための手段〕

本発明は、圧電効果による屈曲振動を利用したスピーカ
であり、デジタル化された音声信号により直接駆動する
ことを可能とするものである。本発明のスピーカでは、
弾性振動板に、圧電振動素子が貼付けれており、この圧
電振動素子は、デジタル入力信号の各ビット信号毎に駆
動される複数の圧電振動部を有する。また、各圧電振動
部がデジタル入力信号の各ビット桁の重みに対応した音
圧を発生するように、複数の圧電振動部の厚みが相互に
異ならされていることを特徴とするものである。

〔作用〕

デジタル化された音声信号は、バイナリ−コードの形態
とされており、本発明では、各圧電振動部に、このバイ
ナリ−コードの各ビット信号を入力することにより、各
圧電振動部がビット桁毎に駆動される。そして、各圧電
振動部の厚みが相互に異ならされており、それによって
各圧電振動部が各ビット桁の重みに対応した音圧を発生
するように構成されている。よって、デジタル入力信号
により複数の圧電振動部が直接駆動され、その結果、Ｐ
ＡＭ波ひいては原音の波形が再生される。

〔実施例の説明〕

第１図（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施例の圧電ス
ピーカの断面図及び平面図である。

本実施例は、５ビツトのＰＣＭ信号により直接駆動する
ためのデジタルスピーカに適用したものである。

真鍮等の金属材料よりなる矩形の弾性振動板１１上に、
導電性接着剤（図示せず）を用いて、第１〜第４の圧電
振動体１２〜１５が貼付けられている。この第１〜第４
の圧電振動体１２〜１５が、それぞれ、本発明の圧電振
動部を構成している。。

圧電振動体１２〜１５は、同一の圧電セラミック材料よ
りなり、圧電セラミックスの両生面に電極を形成した構
造を有する。第１図（ａ）に明瞭に示されているように
、圧電振動体１２〜１５の厚みは、相互に異ならされて
いる。この厚みの差を設けているのは、後述するように
デジタル入力信号の各ビット桁毎に各圧電振動体１２〜
１５を駆動した場合、そのビット桁の重みに応じた音圧
を発生することを可能とするためである。すなわち、本
実施例では、単独で駆動した場合の第１〜第４の圧電振
動体１２〜１５の音圧比が、２°　：２’　　：２”　
　、２３となるように、それぞれの厚みが選定されてい
る。

また、弾性振動板１１にはリード線２１が接続されてい
る。このリード線２１は、弾性振動板１１を介して圧電
振動体１２〜１５の下面の電極１２ａ〜１５ａに電気的
に接続されている。また、リード線２２〜２５が、それ
ぞれ、第１〜第４の圧電振動体１２〜１５の上面のＴＬ
極１２ｂ〜１５ｂに電気的に接続されている。

なお、弾性振動板１１を絶縁性材料で構成してもよく、
あるいはエポキシ樹脂等の絶縁性接着剤を用いて圧電振
動体１２〜１５を弾性振動板１１に貼付けてもよく、そ
の場合には、圧電振動体１２〜１５の下面の電極１２ａ
〜１５ａがらの電気的な引出しは個別に行い、各リード
線を結線することにより共通電位を与えるようにすれば
よい。

次に、上記実施例の駆動方法を説明する。第３図に示す
ように、５ビツトのＰＣＭ化された入力信号のうち、Ｍ
ＳＢ　（符号ピント）をインバータ２６により反転させ
、リード線２１がら圧電振動体１２〜１５の下面の電極
１２ａ〜１５ａに入力する６他方、各圧電振動体１２〜
１５の上面側の電極１２ｂ〜１５ｂには、リード線２２
〜２５より各ビット桁のビット信号（ＬＳＢビット　ビ
ット２．ビット３．ビット４）を入力する。

各圧電振動体１２〜１５は、単独で駆動した場合の音圧
比が２°　、２＋　　、２ｔ　　、２ｆｆとなるように
、その厚みが異ならされているので、上記のように各ビ
ット信号を入力することにより、圧電振動体１２〜１５
はそのビット桁の重みに対応した音圧を発生する。

よって、第１〜第４の圧電振動体１２〜１５で発生され
る音圧が合成されることにより、デジタル化された音声
信号が音波に変換されることになる。

もっとも、そのままでは再生された音の波形はＰＡＭ波
となる。従って、原音に近づけるには、サンプリング周
波数の１／２以下の帯域を通過させるローパスフィルタ
を組合わせたり、あるいは音響ローパスフィルタをスピ
ーカ前面に配置することが好ましい。すなわち、このよ
うなローパスフィルタまたは音響ローパスフィルタを組
合わせることにより、ＰＡＭ波を連続音圧波形とするこ
とができる。

第１図実施例では、圧電振動素子は、複数の圧電振動体
１２〜１５で構成されていたが、第４図に示すように、
一体型の圧電振動素子３１により複数の厚みをもつ圧電
振動部を構成してもよい。

すなわち、第４図に示す圧電振動素子３１は、１の圧電
セラミックスの上面側に複数の段差３１ａ〜３１ｃを形
成し、段差３１ａ〜３１ｃで隔てられた部分３２〜３５
が、それぞれ、複数の圧電振動部を構成している。その
他の構造は、第１図実施例と同様である。

また、第１図実施例では、矩形の弾性振動板ｌｌ上に、
平面形状が矩形の複数の圧電振動体１２〜１５を貼付け
ていたが、弾性振動板及び圧電振動体の平面形状につい
ても上記のものに限定されない。例えば、第５図（ａ）
、（ｂ）及び（Ｃ）に示すように、円板状の弾性振動板
４１上に、扇形あるいは三角形等の任意の形状に４分割
された圧電振動部４２〜４５を形成してもよい。

第５図（ａ）〜（Ｃ）に示した変形例においても、各圧
電振動体４２〜４５は、別体の圧電振動体を用いて形成
してもよく、第４図実施例のように一体化された圧電振
動板を用いて構成してもよい。

さらに、第５図（ｄ）に示すように、円板状の弾性振動
板４１上に、中心に円板状の第１の圧電振動体４２を配
し、その周囲に同心に円環状の第２〜第４の圧電振動体
４３〜４５を形成した構造としてもよい。

すなわち、第５図（ａ）〜（ｄ）から明らかなように、
本発明における弾性振動板及び圧電振動素子の平面形状
は、必要に応じて任意の形状に変更することができる。

また、上記実施例では、５ビツトのＰＣＭ化された入力
信号を音響変換する場合につき説明したが、５ピント以
外の８ビツト、１６ビツト等の他のビット数のデジタル
信号を再生する場合にも、本発明を適用することができ
る。その場合には、ビット数に応じて、圧１ｉ振動部の
数及び重み付けを変更するだけで、上記と同様にデジタ
ル化された音声信号を直接音声に変換することが可能で
ある。

なお、ＰＣＭ変調以外の変調方式のデジタル信号を音声
に変換する場合にも、本発明を適用することができる。

〔発明の効果］以上のように、本発明では、複数の圧電振動板の厚みが
相互に異ならされて重み付けされており、この重み付け
された複数の圧電振動部に、デジタル化された音声信号
の各ビット信号を直接入力することにより、音声を再生
することができる。従って、デジタル信号を出力する増
幅器と直接結線するだけで、高品位の再生音を得ること
ができ、高価なＰＣＭ復調器を省略することが可能とな
る。

よって、デジタル・オーディオ・システムの価格を効果
的に低減することができ、かつシステムの小型化、軽量
化及び低消費電力化を果たすことができる。

さらに、弾性振動板上に複数の圧電振動部を配し、その
厚みを相互に異ならせた比較的簡単な構造からなるため
、量産性に優れており、よって低価格でありかつ信顛性
に優れたデジタル・スピーカを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）は本発明め一実施例の断面図及
び平面図、第２図はデジタル・オーディオ・システムの
概略を示すブロック図、第３図は第１図実施例を駆動す
る方法を説明するためのブロック図、第４図は本発明の
他の実施例を説明するための断面図、第５図（ａ）〜（
ｄ）は、それぞれ、弾性振動板及び圧電振動部の平面形
状の変形例を説明するための各平面図である。図において、１１．４１は弾性体、１２〜１５゜４２〜
４５は第１〜第４の圧電振動部を構成する圧電振動体を
示す。第２図第３図・斥び１又ピーで第１図（ｂ）第４図

Claims

【特許請求の範囲】圧電効果による屈曲振動を利用したスピーカであって、弾性振動板と、デジタル入力信号の各ビット信号毎に駆動される複数の
圧電振動部を有し、かつ前記弾性振動板上に貼付けられ
た圧電振動素子とを備え、前記各圧電振動部がデジタル入力信号の各ビット桁の重
みに対応した音圧を発生するように、複数の圧電振動部
の厚みが相互に異ならされていることを特徴とする、圧
電スピーカ。